OpenGL 编程入门

openkk 12年前

编程入门

  OpenGL作图非常方便,故日益流行,但对许多人来说,是在微机上进行的,首先碰到的问题是,如何适应微机环境。这往往是最关键的一步,虽然也是最初级的。一般的,我不建议使用glut 包.那样难以充分发挥 windows 的界面上的功能.

  OpenGL 在VC环境下的编程步骤:

  建立基于OpenGL的应用程序框架

  创建项目:在file -> New中建立项目,基于单文档,View类基于Cview

  添加库:在project->Setting中指定库

  初始化:选择View->Class Wizard,打开MFC对话框,添加相应的定义

  添加类成员说明

  基于OpenGL的程序框架已经构造好,以后用户只需要在对应的函数中添加程序代码即可。

  下面介绍如何在 VC++ 上进行 OpenGL 编程。 OpenGL 绘图的一般过程可以看作这样的,先用 OpenGL 语句在 OpenGL 的绘图环境 RenderContext (RC)中画好图, 然后再通过一个 Swap buffer 的过程把图传给操作系统的绘图环境 DeviceContext (DC)中,实实在在地画出到屏幕上.

  下面以画一条 Bezier 曲线为例,详细介绍VC++ 上 OpenGL编程的方法。文中给出了详细注释,以便给初学者明确的指引。一步一步地按所述去做,你将顺利地画出第一个 OpenGL 平台上的图形来。

  一、产生程序框架 Test.dsw

  New Project | MFC Application Wizard (EXE) | "Test" | OK

  *注* : 加“”者指要手工敲入的字串

  二、导入 Bezier 曲线类的文件

  用下面方法产生 BezierCurve.h BezierCurve.cpp 两个文件:

  WorkSpace | ClassView | Test Classes| <右击弹出> New Class | Generic Class(不用MFC类) | "CBezierCurve" | OK

  三、编辑好 Bezier 曲线类的定义与实现

  写好下面两个文件:

  BezierCurve.h BezierCurve.cpp

  四、设置编译环境:

  1. 在 BezierCurve.h 和 TestView.h 内各加上:

  #include <GL/gl.h>

  #include <GL/glu.h>

  #include <GL/glaux.h>

  2. 在集成环境中

  Project | Settings | Link | Object/library module | "opengl32.lib glu32.lib glaux.lib" | OK

  五、设置 OpenGL 工作环境:(下面各个操作,均针对 TestView.cpp )

  1. 处理 PreCreateWindow(): 设置 OpenGL 绘图窗口的风格

  cs.style |= WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN | CS_OWNDC;

  2. 处理 OnCreate():创建 OpenGL 的绘图设备。

  OpenGL 绘图的机制是: 先用 OpenGL 的绘图上下文 Rendering Context (简称为 RC )把图画好,再把所绘结果通过 SwapBuffer() 函数传给 Window 的 绘图上下文 Device Context (简记为 DC).要注意的是,程序运行过程中,可以有多个 DC,但只能有一个 RC。因此当一个 DC 画完图后,要立即释放 RC,以便其它的 DC 也使用。在后面的代码中,将有详细注释。

  3. m_hDC是DC的句柄,句柄是一个常量,在程序中不会变化。而m_pDC是DC的指针,是一个不安全的存在,可能导致OpenGL绘制不出图像之类的问题。所以建议用句柄代替指针作参数。

  int CTestView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)       {       if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)       return -1;       myInitOpenGL();       return 0;       }       void CTestView::myInitOpenGL()       {       m_pDC = new CClientDC(this); //创建 DC       ASSERT(m_pDC != NULL);       m_hDC = m_pDC->GetSafeHdc();       if (!mySetupPixelFormat()) //设定绘图的位图格式,函数下面列出       return;       m_hRC = wglCreateContext(m_hDC);//创建 RC       wglMakeCurrent(m_hDC, m_hRC); //RC 与当前 DC 相关联       } //CClient * m_pDC;HDC m_hDC; HGLRC m_hRC; 是 CTestView 的成员变量       BOOL CTestView::mySetupPixelFormat()       {//我们暂时不管格式的具体内容是什么,以后熟悉了再改变格式       static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd =       {       sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // size of this pfd       1, // version number       PFD_DRAW_TO_WINDOW | // support window       PFD_SUPPORT_OPENGL | // support OpenGL       PFD_DOUBLEBUFFER, // double buffered       PFD_TYPE_RGBA, // RGBA type       24, // 24-bit color depth       0, 0, 0, 0, 0, 0, // color bits ignored       0, // no alpha buffer       0, // shift bit ignored       0, // no accumulation buffer       0, 0, 0, 0, // accum bits ignored       32, // 32-bit z-buffer       0, // no stencil buffer       0, // no auxiliary buffer       PFD_MAIN_PLANE, // main layer       0, // reserved       0, 0, 0 // layer masks ignored       };       int pixelformat;       if ( (pixelformat = ChoosePixelFormat(m_hDC, &pfd)) == 0 )       {       MessageBox("ChoosePixelFormat failed");       return FALSE;       }       if (SetPixelFormat(m_hDC, pixelformat, &pfd) == FALSE)       {       MessageBox("SetPixelFormat failed");       return FALSE;       }       return TRUE;       }       3. 处理 OnDestroy()       void CTestView::OnDestroy()       {       wglMakeCurrent(m_hDC,NULL); //释放与m_hDC 对应的 RC       wglDeleteContext(m_hRC); //删除 RC       if (m_pDC)       delete m_pDC; //删除当前 View 拥有的 DC       CView::OnDestroy();       }       4. 处理 OnEraseBkgnd()       BOOL CTestView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)       {       // TODO: Add your message handler code here and/or call default       // return CView::OnEraseBkgnd(pDC);       //把这句话注释掉,若不然,Window       //会用白色背景来刷新,导致画面闪烁       return TRUE;//只要空返回即可。       }       5. 处理 OnDraw()       void CTestView::OnDraw(CDC* pDC)       {       wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC);//使 RC 与当前 DC 相关联       myDrawScene( ); //具体的绘图函数,在 RC 中绘制       SwapBuffers(m_hDC);//把 RC 中所绘传到当前的 DC 上,从而       //在屏幕上显示       wglMakeCurrent(m_hDC,NULL);//释放 RC,以便其它 DC 进行绘图       }       void CTestView::myDrawScene( )       {       glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);//设置背景颜色为黑色       glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);       glPushMatrix();       glTranslated(0.0f,0.0f,-3.0f);//把物体沿(0,0,-1)方向平移       //以便投影时可见。因为缺省的视点在(0,0,0),只有移开       //物体才能可见。       //本例是为了演示平面 Bezier 曲线的,只要作一个旋转       //变换,可更清楚的看到其 3D 效果。       //下面画一条 Bezier 曲线       bezier_curve.myPolygon();//画Bezier曲线的控制多边形       bezier_curve.myDraw(); //CBezierCurve bezier_curve       //是 CTestView 的成员变量       //具体的函数见附录       glPopMatrix();       glFlush(); //结束 RC 绘图       return;       }       6. 处理 OnSize()       void CTestView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)       {       CView::OnSize(nType, cx, cy);       VERIFY(wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC));//确认RC与当前DC关联       w=cx;       h=cy;       VERIFY(wglMakeCurrent(NULL,NULL));//确认DC释放RC       }       7 处理 OnLButtonDown()       void CTestView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)       {       CView::OnLButtonDown(nFlags, point);       if(bezier_curve.m_N>MAX-1)       {       MessageBox("顶点个数超过了最大数MAX=50");       return;       }       //以下为坐标变换作准备       GetClientRect(&m_ClientRect);//获取视口区域大小       w=m_ClientRect.right-m_ClientRect.left;//视口宽度 w       h=m_ClientRect.bottom-m_ClientRect.top;//视口高度 h       //w,h 是CTestView的成员变量       centerx=(m_ClientRect.left+m_ClientRect.right)/2;//中心位置,       centery=(m_ClientRect.top+m_ClientRect.bottom)/2;//取之作原点       //centerx,centery 是 CTestView 的成员变量       GLdouble tmpx,tmpy;       tmpx=scrx2glx(point.x);//屏幕上点坐标转化为OpenGL画图的规范坐标       tmpy=scry2gly(point.y);       bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].x=tmpx;//加一个顶点       bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].y=tmpy;       bezier_curve.m_N++;//顶点数加一       InvalidateRect(NULL,TRUE);//发送刷新重绘消息       }       double CTestView::scrx2glx(int scrx)       {       return (double)(scrx-centerx)/double(h);       }       double CTestView::scry2gly(int scry)       {       }       附录:       1.CBezierCurve 的声明: (BezierCurve.h)       #include "stdafx.h"       #include <GL/gl.h>       #include <GL/glu.h>       #include <GL/glaux.h>       struct myPOINT2D       {       GLdouble x,y;       };       #define MAX 50       class CBezierCurve       {       public:       myPOINT2D m_Vertex[MAX];//控制顶点,以数组存储       //myPOINT2D 是一个存二维点的结构       //成员为Gldouble x,y       int m_N; //控制顶点的个数       public:       CBezierCurve();       virtual ~CBezierCurve();       void bezier_generation(myPOINT2D P[MAX],int level);       //算法的具体实现       void myDraw();//画曲线函数       void myPolygon(); //画控制多边形       };        2. CBezierCurve 的实现: (BezierCurve.cpp)       #include "stdafx.h"       #include "bezierCurve.h"       #define LEVEL 7       CBezierCurve::CBezierCurve()       {       m_N=4;       m_Vertex[0].x=-0.5f;       m_Vertex[0].y=-0.5f;       m_Vertex[1].x=-0.5f;       m_Vertex[1].y=0.5f;       m_Vertex[2].x=0.5f;       m_Vertex[2].y=0.5f;       m_Vertex[3].x=0.5f;       m_Vertex[3].y=-0.5f;       }       CBezierCurve::~CBezierCurve()       {}       void CBezierCurve::myDraw()       {       bezier_generation(m_Vertex,LEVEL);       }       void CBezierCurve::bezier_generation(myPOINT2D P[MAX], int level)       {       //算法的具体描述,请参考相关书本       int i,j;       level--;       if(level<0)return;       if(level==0)       {       glColor3f(1.0f,1.0f,1.0f);       glBegin(GL_LINES);//画出线段       glVertex2d(P[0].x,P[0].y);       glVertex2d(P[m_N-1].x,P[m_N-1].y);       glEnd();//结束画线段       return; //递归到了最底层,跳出递归       }       myPOINT2D Q[MAX],R[MAX];       for(i=0;i <m_N; i++)       {       Q[i].x=P[i].x;       Q[i].y=P[i].y;       }       for(i=1;i<m_N;i++)       {       R[m_N-i].x=Q[m_N-1].x;       R[m_N-i].y=Q[m_N-1].y;       for(j=m_N-1;j>=i;j--)       {       Q[j].x=(Q[j-1].x+Q[j].x)/double(2);       Q[j].y=(Q[j-1].y+Q[j].y)/double(2);       }       }       R[0].x=Q[m_N-1].x;       R[0].y=Q[m_N-1].y;       bezier_generation(Q,level);       bezier_generation(R,level);       }       void CBezierCurve::myPolygon()       {       glBegin(GL_LINE_STRIP); //画出连线段       glColor3f(0.2f,0.4f,0.4f);       for(int i=0;i<m_N;i++)       {       //glVertex2d(m_Vertex.x,m_Vertex.y);       glVertex2d(m_Vertex[i].x,m_Vertex[i].y);       }       glEnd();//结束画连线段       } 


 

参考书籍

  《OpenGL超级宝典(第5版)》

  人民邮电出版社

  与DirectX的区别

  OpenGL 只是图形函数库。

  DirectX包含图形, 声音, 输入, 网络等模块。

  OpenGL稳定,可跨平台使用。DirectX仅能用于Windows系列平台,包括Windows Mobile/CE系列以及XBOX/XBOX360。

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  1995年至1996年,微软实行了一项新计划,以支持在Windows95上运行游戏,目标是把市场扩展到被任天堂和世嘉控制的游戏领域。然而,微软不想用已经在NT上提供的OpenGL技术。微软收购了Rendermorphics,Ltd.并得到他的被称作RealityLab的3D API。经重新整理,微软发布了新的3D API——Direct3D。

  微软,推行Direct3D,冻结OpenGL!

  微软当时拒绝了在Window95上支持OpenGL。不止如此,微软采取异常手段收回对OpenGL的MCD驱动接口的支持,以致硬件厂商不得不放弃已经进入最后测试的OpenGL驱动。微软的市场部门开始向游戏开发商、硬件厂商、新闻出版机构推销Direct3D,同时排斥OpenGL。

  API之战!

  Silicon Graphics和很多OpenGL用户都依赖OpenGL创新且高性能的技术。但很明显微软打算用Direct3D代替OpenGL,尽管D3D有很多问题而且不能像OpenGL那样被硬件厂商扩展。Silicon Graphics决定在1996 SIGGRAPH会议上作一项演示。演示证明OpenGL至少和D3D一样快,从而驳倒微软的市场论调。因为OpenGL是业界公认标准,比D3D功能丰富,而且图像质量要高一些,所以演示在计算机图形和游戏开发社区导致了激烈论战。

  游戏开发者要求OpenGL和D3D站在同等地位!

  当技术和市场问题暴露,强烈的支持OpenGL行动开始了。Doom的开发者John Carmack声明拒绝D3D,Chris Hecker在游戏开发杂志上发表了两套API的全面分析,以微软应放弃D3D为结论。游戏开发者先后两次向微软递交请愿书。第一次由56名首席游戏开发者要求微软发行OpenGL MCD驱动,但未成功,因为会让OpenGL与D3D竞争。第二次的公开信由254人签名开始,截止时达到1400人。微软的回答仍是重申旧市场立场。尽管请愿者清楚的要求两套API同等竞争以促进发展,微软却以增加D3D的投资、更加减少OpenGL的投资为回应。

  Fahrenheit——D3D与OpenGL的合并?

  Silicon Graphics,Microsoft, HP,Intel达成协议联合开发下一代3D API——Fahrenheit。但不了了之,因为微软的打算是把OpenGL的技术用到D3D里并且以此之名驱除OpenGL的威胁。(估计DirectX 8 Graphics即是剩下微软独自开发的Fahrenheit,吸收了OpenGL的很多东西。)

  OpenGL豪气不减当年!

  OpenGL依然是唯一能与微软单独控制的D3D对立的API,尽管Silicon Graphics不再以任何微软不能接受的方式推行OpenGL。游戏开发这是独立的,并且很多关键人物在用OpenGL,因此,硬件厂商正努力提高对其支持。D3D仍不能支持高端图像和专业应用,而OpenGL主宰着这些土地。在开放原码社区,Mesa项目正提供独立于微软的OpenGL驱动。

  译者注:表面上好像D3D比OpenGL支持更多的功能,其实由于D3D不支持硬件扩展,如硬件全景阴影,硬件渲染顺序无关半透明材质等新技术根本无法使用,而D3D(特指D3D8)本身提供的功能只有一小部分能在使用HAL且硬件不支持时模拟,你要用大量代码分析硬件能力和采取不同策略。